Координаты Талаираха - Talairach coordinates

Сагиттальный вид поясной части мозга человека с наложенной сеткой Talairach в соответствии со стандартными локаторами.

Координаты Талаираха, также известный как Талаирачское пространство, является трехмерным система координат (известный как «атлас») человеческого мозга, который используется для карта расположение структур мозга не зависит от индивидуальных различий в размере и общей форме мозга. Все еще распространено использование координат Талаираха в функциональная визуализация мозга исследований и нацелена на транскраниальную стимуляцию областей мозга.[1] Однако альтернативные методы, такие как Система координат MNI (возник в Монреальский неврологический институт и больница ) в значительной степени заменили Талаирач на стереотаксия и другие процедуры.[2]

История

Система координат была впервые создана нейрохирурги Жан Талаирах и Габор Шикла в своей работе над Талаирах Атлас в 1967, создав стандартизированную сетку для нейрохирургии.[3] Сетка была основана на идее, что расстояние до очагов поражения в головном мозге пропорционально общему размеру мозга (то есть расстояние между двумя структурами больше в большом мозге). В 1988 г. вышло второе издание Талаирах Атлас вышла, соавтором которой был Турну, и ее иногда называют системой Талаира-Турну. Этот атлас основан на однократном вскрытии человеческого мозга.[4]

В Талаирах Атлас использует Площади Бродмана как метки для областей мозга.[5]

Описание

Система координат Талаирач определяется двумя якорями: передняя комиссура и задняя комиссура, лежите на прямой горизонтальной линии.[6] Поскольку эти две точки лежат на срединно-сагиттальной плоскости, система координат полностью определяется требованием, чтобы эта плоскость была вертикальной. Расстояния в координатах Talairach измеряются от передней комиссуры как исходной точки (как определено в издании 1998 года). Ось Y направлена ​​кзади и кпереди от комиссур, слева и справа - ось x, а ось z - в вентрально-дорсальном (вниз и вверх) направлениях.[7] После того, как мозг переориентируется по этим осям, исследователи должны также очертить шесть корковых контуров мозга: передний, задний, левый, правый, нижний и верхний.[8] В атласе 1967 года левая сторона имеет положительные координаты, а в атласе 1988 года левая сторона имеет отрицательные координаты.

Определив стандартные анатомические ориентиры, которые можно было идентифицировать на разных предметах (передняя и задняя спайки), стало легче пространственно деформировать индивидуальное изображение мозга, полученное с помощью Магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и другие методы визуализации этого стандартного пространства Talairach. Затем можно сделать выводы об идентичности ткани в конкретном месте, обратившись к атласу.

Области Бродмана в неврологии

Цветное изображение площадей Бродмана.

Площадь Бродмана является иллюстрацией цитоархитектонический карта человеческого мозга, опубликованная Корбинан Бродманн в его монограмме 1909 года. Карта Бродмана разделяет кора головного мозга на 43 различных части, которые становятся видимыми на гистологических срезах, окрашенных клетками. Спустя годы большая группа нейробиологов все еще использует карту Бродмана для локализации нейровизуализация данные, полученные в мозгу живого человека.[9]

Бродманна относительно координат Талаираха

Некоторые методы нейровизуализации фактически предполагали использование области Бродмана в качестве ориентира для координат Талаираха. Кроме того, эти технологии демонстрируют, что экспериментальные задачи в общем эталонном пространстве становятся возможными благодаря визуализации живого человеческого мозга путем регистрации функций и выполнения и определения архитектурных данных.

Карта Бродмана оказалась полезной в различных пакетах программного обеспечения для нейровизуализации и стереотаксических атласах, таких как атлас Талаирах. Этот атлас также служит демонстрацией присущих проблем (т.е. впечатлений от совпадения границ ареалов и борозда ориентиры могут привести к ошибочным выводам в отношении локализации цитоархитектонических границ или использования карты Бродмана без знания текста, сопровождающего рисунок, вводящего исследователей в заблуждение к ложным выводам).[9]

Перевод в другие системы координат

Шаблоны Монреальского неврологического института (MNI)

Другой распространенный атлас человеческого мозга - система координат Монреальского неврологического института и больницы (MNI), которая является шаблоном, используемым для SPM и Международный консорциум по картированию мозга. Наиболее пакеты программного обеспечения для нейровизуализации могут конвертировать из Талаирача в координаты MNI.

Однако расхождения между координатами MNI и Talairach могут помешать сравнению результатов различных исследований. Эта проблема наиболее часто встречается в ситуациях, когда необходимо исправить несоответствие координат, чтобы уменьшить ошибку, например, в метаанализе на основе координат. Существует вероятность того, что эти различия могут быть устранены за счет Преобразование Ланкастера, который может быть принят, чтобы свести к минимуму разнообразие в литературе, касающейся стратегий пространственной нормализации.[10]

Нелинейная регистрация

Нелинейная регистрация - это процесс оцифровки координат Талаираха и создания нелинейной карты в попытке компенсировать фактические различия форм между ними, что приведет к более точным преобразованиям координат.

Атлас Talairach по-прежнему широко используется с точки зрения доступных методов нейровизуализации, но отсутствие трехмерной модели исходного мозга затрудняет для исследователей автоматическое сопоставление местоположений с трехмерных анатомических изображений МРТ до атласа. Предыдущие методы, такие как MNI, пытались решить эту проблему с помощью линейного и кусочного сопоставления между Talairach и шаблоном MNI, но могут учитывать только различия в общей ориентации и размере мозга и, следовательно, не могут правильно учитывать фактические различия в форме.[11]

Оптимизированный шаблон мозга высокого разрешения (HRBT)

Текущие целевые мозги не подходят для текущих исследований (т. Е. Являются средними, могут использоваться только в исследованиях картирования целевого мозга с помощью МРТ с низким разрешением или представляют собой отдельный мозг). Оптимизированный шаблон мозга с высоким разрешением (HRBT), целевой мозг с высоким разрешением для МРТ, - это метод, который может помочь в решении проблем, названных последним. Эта оптимизация может быть выполнена, чтобы помочь уменьшить индивидуальные анатомические отклонения исходной ICBM HBRT. Оптимизированная HRBT лучше подходит для анатомического соответствия групп головного мозга.[12]

Рекомендации

  1. ^ Справочник по медицинской визуализации: управление обработкой и анализом. Академическая пресса. 9 октября 2000 г. с. 565. ISBN  978-0-08-053310-0.
  2. ^ Рассел А. Полдрак; Жанетт А. Мамфорд; Томас Э. Николс (22 августа 2011 г.). Справочник по функциональному анализу данных МРТ. Издательство Кембриджского университета. п. 17. ISBN  978-1-139-49836-4.
  3. ^ Талаирах, Жан; Шикла, Г. (1967). «Атлас стереотаксических концепций хирургии эпилепсии». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  4. ^ Лазар, Николь (10 июня 2008 г.). Статистический анализ функциональных данных МРТ. Springer. С. 88–. ISBN  978-0-387-78191-4.
  5. ^ Брент Фогт (4 июня 2009 г.). Сингулятная нейробиология и болезни. Издательство Оксфордского университета. п. 4. ISBN  978-0-19-856696-0.
  6. ^ Гуан-Чжун Ян; Тяньцзи Цзян (11 августа 2004 г.). Медицинская визуализация и дополненная реальность: второй международный семинар, MIAR 2004, Пекин, Китай, 19-20 августа 2004 г., Труды. Springer. стр.179. ISBN  978-3-540-22877-6.
  7. ^ Клаус Д. Тоеннис (4 февраля 2012 г.). Руководство по анализу медицинских изображений: методы и алгоритмы. Springer. п. 326. ISBN  978-1-4471-2751-2.
  8. ^ Брюс Л. Миллер; Джеффри Л. Каммингс (2007). Лобные доли человека: функции и нарушения. Guilford Press. п. 173. ISBN  978-1-59385-329-7.
  9. ^ а б Зиллес, Карл; Амунц, Катрин (04.01.2010). «Столетие карты Бродмана - зачатие и судьба». Обзоры природы Неврология. 11 (2): 139–145. Дои:10.1038 / nrn2776. ISSN  1471-003X.
  10. ^ Laird, Angela R .; Робинсон, Дженнифер Л .; Макмиллан, Кэтрин М .; Тордесильяс-Гутьеррес, Диана; Моран, Сара Т .; Gonzales, Sabina M .; Ray, Kimberly L .; Франклин, Кристалл; Glahn, David C .; Фокс, Питер Т .; Ланкастер, Джек Л. (июнь 2010 г.). «Сравнение несоответствия между координатами Талаираха и MNI в данных функциональной нейровизуализации: проверка преобразования Ланкастера». NeuroImage. 51 (2): 677–683. Дои:10.1016 / j.neuroimage.2010.02.048. ЧВК  2856713. PMID  20197097.
  11. ^ Lacadie, Cheryl M .; Фулбрайт, Роберт К .; Радживан, Наллакканди; Констебль, Р. Тодд; Пападеметрис, Ксенофонт (август 2008 г.). «Более точные координаты Талаираха для нейровизуализации с использованием нелинейной регистрации». NeuroImage. 42 (2): 717–725. Дои:10.1016 / j.neuroimage.2008.04.240. ЧВК  2603575.
  12. ^ Кочунов, П .; Ланкастер, Дж .; Thompson, P .; Toga, A.W .; Brewer, P .; Hardies, J .; Фокс, П. (октябрь 2002 г.). «Оптимизированный индивидуальный целевой мозг в системе координат Talairach». NeuroImage. 17 (2): 922–927. Дои:10.1006 / nimg.2002.1084.